Misura delle deformazioni e delle temperature su pale di ventilatore e di turbina durante la rotazione del rotore
In sintesi
Estensimetri e termocoppie sono posizionati su più pale, o in più punti di una stessa pala, e i loro fili passano attraverso il mozzo fino all’estremità dell’albero. Un collettore rotante SR45A-AXHS o SR60A-AXHS montato in quel punto trasporta 45 o 60 canali verso il sistema fisso di acquisizione dati, che registra tutti i canali insieme durante la prova. Una telemetria modello T8 all’estremità dell’albero trasmette otto canali senza contatto, con gli amplificatori accanto ai sensori.
- 45 o 60
- canali su un collettore rotante di fine albero
- 4 000 giri/min
- velocità massima degli SR45A-AXHS e SR60A-AXHS
- 8
- canali per estensimetro o termocoppia sul modello T8
Catena di misura
Ogni estensimetro o termocoppia richiede le proprie connessioni, e una prova che copre più pale richiede rapidamente decine di canali tra il rotore e il registratore fisso. Gli estensimetri sono posizionati nelle zone di interesse; la disposizione determina il numero di canali, e quindi la scelta tra 45 e 60. I fili sono portati ai connettori del rotore del collettore rotante all’estremità dell’albero; i connettori dello statore vanno al sistema di acquisizione dati.
Su una turbina di motore a reazione, le condizioni di funzionamento aggiungono rumore ai segnali di basso livello. Amplificarli sul rotore, vicino ai sensori, riduce gli errori dovuti ai gradienti di temperatura tra i metalli dissimili del collettore rotante e alle interferenze magnetiche. La termocoppia è il caso più critico: le piste e le spazzole non sono leghe per termocoppie, quindi una differenza di temperatura tra rotore e statore introduce un errore ai contatti, salvo mantenere l’insieme a temperatura uniforme o amplificare la termocoppia sul rotore.
Collettore rotante
| Modelli | SR45A-AXHS, 45 canali · SR60A-AXHS, 60 canali |
|---|---|
| Montaggio | estremità dell’albero, flangia sul rotore |
| Velocità massima | 4 000 giri/min |
| Corrente per canale | 250 mA |
| Variazione di resistenza di picco | 0,1 Ω, piste e spazze in metalli preziosi worked, senza placcatura |
| Dimensioni | rotore 63,49 mm, statore 36,58 mm · 181,61 mm (SR45A) o 203,2 mm (SR60A) di lunghezza |
| Collegamenti | connettori circolari su rotore e statore |
| Temperatura di esercizio | da −40 a 121 °C |
| Manutenzione | stagni alla polvere, cuscinetti lubrificati a vita, nessuna pulizia ordinaria |
Telemetria
Il modello T8 si monta all’estremità dell’albero con due viti M4 e accetta otto ponti interi di estensimetri o termocoppie. Digitalizza a 16 bit con una banda passante da corrente continua a 1 000 Hz e trasmette via RF con controllo degli errori; il ricevitore fornisce ± 10 V per canale. È alimentato per induzione da una bobina primaria piatta posta a 3–5 mm, non ha cuscinetti né parti di usura, e la serie T si è dimostrata affidabile a 24 000 giri/min. Funziona da −40 a 125 °C.
Con un collettore rotante, l’AMP-TC-M1 amplifica da una a tre termocoppie di tipo K, J, T o E sul rotore, prima delle piste: 10 mV/°C a 25 °C con compensazione della saldatura fredda, fino a ± 10 V, banda passante di 1,16 kHz, ingressi a massa o isolati, in un contenitore di 30 × 20 × 6 mm incollato, incapsulato o fissato al pezzo. L’errore di temperatura, compensazione della saldatura fredda inclusa, è di ± 2 °C a 25 °C e di ± 5 °C da −55 a 125 °C.
Procedura
- 01
Definire la disposizione dei sensori
Estensimetri o termocoppie su più pale, o in molti punti su una sola pala. Il numero determina 45 o 60 canali, oppure 8 canali via telemetria.
- 02
Instradare i fili verso l’estremità dell’albero
Attraverso il mozzo fino ai connettori del rotore del collettore rotante, oppure verso i morsetti a vite del T8.
SR45A-AXHS e SR60A-AXHS - 03
Amplificare sul rotore se necessario
AMP-TC-M1 per le termocoppie prima del collettore rotante; il T8 integra i propri amplificatori.
Amplificatore per termocoppia AMP-TC-M1 - 04
Registrare dal lato fisso
Tutti i canali su una stessa base di tempo durante la prova, poi esame delle deformazioni elevate e delle temperature anomale.
Risultato
Deformazioni e temperature di numerosi punti del rotore, registrate insieme in funzionamento. La trasmissione viene scelta in base al numero di canali, alla velocità e all’ambiente: un collettore rotante da 45 o 60 canali, oppure una telemetria a otto canali.
Domande frequenti
Come estrarre i segnali degli estensimetri da una pala di turbina in rotazione?
Tramite un collettore rotante all’estremità dell’albero, oppure tramite un trasmettitore di telemetria in fondo all’albero. Il collettore rotante trasporta i canali degli estensimetri verso un sistema di acquisizione dati fisso, che registra tutti i canali insieme durante la prova.
Quanti canali può trasportare un collettore rotante per misure sulle pale?
Lo SR45A-AXHS offre 45 connessioni e lo SR60A-AXHS 60, tramite connettori circolari sul rotore e sullo statore, a 250 mA per canale.
Qual è la velocità massima di un collettore rotante da 45 o 60 canali?
4 000 giri/min per lo SR45A-AXHS e lo SR60A-AXHS, da −40 a 121 °C.
Quando si usa la telemetria invece di un collettore rotante su una turbina?
Quando i segnali devono essere amplificati sul rotore e trasmessi senza contatto. Il modello T8 accetta otto canali per estensimetri o termocoppie all’estremità dell’albero, alimentato per induzione, senza parti di usura.
